ما هو تحليل الشفرات وكيف يعمل؟

اليوم ، تتعرض الشركات لضغوط هائلة للحفاظ على استمرار أعمالها. إذا تم تعيين عملك للعمل بسلاسة ، يحتاج فريق الأمان الخاص بك إلى حماية عملك من جميع التهديدات التي قد تتداخل مع عملياتك.

الشيء هو أن ما هو آمن اليوم قد يكون ضمن نطاق انعدام الأمن غدًا. هذه الظاهرة ناتجة عن حقيقة أنه مع تطور الخوارزميات ، تظهر نقاط ضعف جديدة ، ويطور المهاجمون السيبرانيون طرقًا جديدة لكسر التشفير الذي تعتمد عليه معظم الشركات.

تحليل الشفرات ، المعروف باسم تتبع الشفرة ، هو فهم متعمق للتقنيات المستخدمة لفك تشفير واستعلام الشفرات أو الشفرات أو النصوص المشفرة. يستخدم تحليل الشفرات قواعد عددية للبحث عن قابلية الخوارزمية والتفرع إلى التشفير في أنظمة أمان المعلومات.

يعلمك هذا الدليل كل ما تحتاج لمعرفته حول تحليل الشفرات. سيكون لديك فهم مفصل للموضوع وتعلم كيفية جعل مؤسستك محصنة ضد تحليل الشفرات.

ما هو تحليل الشفرات؟

تهدف عملية تحليل التشفير إلى دراسة أنظمة التشفير لتحديد نقاط الضعف وتسرب المعلومات. يمكنك اعتباره بمثابة استكشاف للعيوب في البنية الرياضية الأساسية لنظام التشفير ، بما في ذلك نقاط الضعف في التنفيذ مثل هجمات القناة الجانبية ومدخلات الانتروبيا الضعيفة.

تشير أنظمة التشفير إلى نظام كمبيوتر يستخدم التشفير ، وهي طريقة لحماية المعلومات والاتصالات من خلال التعليمات البرمجية بحيث لا يتمكن من معالجتها إلا أولئك الذين تهدف إلى معالجتها.

تحليل الشفرات مقابل. التشفير

مباشرة من التعريف ، في التشفير ، أنت مهتم بإخفاء رسالة عن طريق تحويلها إلى نص مخفي قبل إرسالها عبر قنوات غير آمنة. من ناحية أخرى ، يتضمن تحليل الشفرات حصولك على نص عادي من الرسائل المخفية عبر قناة غير آمنة.

أثبت التشفير أنه أحد الأصول أثناء نقل المعلومات. من الأمثلة الممتازة لعرض حالات استخدامها في المعاملات المصرفية ورسائل البريد الإلكتروني حيث يكون من الضروري تأمين المعلومات. تتضمن مخططات التشفير المفاتيح السرية والمفاتيح العامة ووظائف التجزئة.

تحليل الشفرات هو فن مرتبط بفك تشفير النص المشفر إلى نص عادي. في هذه الحالة ، يحاول شخص مخول فك تشفير رسالتك عن طريق التنصت على القناة.

من يستخدم تحليل الشفرات؟

تستخدم العديد من المنظمات تحليل التشفير ، بما في ذلك الحكومات التي ترغب في فك تشفير الاتصالات الخاصة للدول الأخرى ، والشركات التي تختبر ميزات الأمان لمنتجاتها الأمنية ، والمتسللين ، والمفرقعات ، والباحثين المستقلين ، والممارسين الأكاديميين الذين يتطلعون إلى تحديد نقاط الضعف في بروتوكولات وخوارزميات التشفير.

يتم نشر تقدم علم التشفير من خلال المعركة التي لا تنتهي بين مصممي التشفير الذين يرغبون في تأمين البيانات ومحللي التشفير الذين يعملون على كسر أنظمة التشفير.

ترتبط أهداف المهاجم باحتياجاته الخاصة لإجراء تحليل الشفرات. عادةً لا يتجاوز تحليل الشفرات الناجح استخلاص المعلومات من النص المخفي. ومع ذلك ، فهذا يكفي بناءً على احتياجات المهاجمين ، والتي تختلف أهدافها من مهاجم إلى آخر ولكنها لا تقتصر على:

• استراحة كاملة – البحث عن مفاتيح سرية.
• الخصم الشامل – إيجاد خوارزميات وظيفية مكافئة للتشفير وفك التشفير دون معرفة المفاتيح السرية.
• خصم المعلومات – الحصول على معلومات حول النصوص المشفرة والنصوص العادية.
• خوارزمية التمييز – التمييز بين إخراج التشفير من تبديل البتات العشوائية.

لنلقِ نظرة على مثال عملي يسهل فهمه. ومع ذلك ، يجب أن تعلم أن هذا المثال لا ينطبق على أصفار التشفير الحديثة ، ولكنه جيد لبناء فهمك.

يمكن استخدام تقنية تحليل التردد في خوارزميات التشفير الأساسية. تقوم خوارزميات تشفير الفئة الأساسية بإجراء استبدالات أحادية الأبجدية لتحل محل كل حرف بحرف معين محدد مسبقًا من نفس الأبجدية.

هذا النموذج هو تحسين من التقنيات الأساسية التي نقلت الحروف بعدد ثابت من المواضع واستبدلت الحروف القديمة بأخرى جديدة من الموضع الأبجدي الناتج.

في حين أن الأصفار البديلة أحادية الأبجدية مرنة في إجراء عمليات البحث العمياء ، إلا أنها ليست محصنة ويمكن تفكيكها بسهولة باستخدام القلم والورق. إذا كيف؟ يستخدم تحليل التردد خاصية مميزة وهي أن اللغة الطبيعية ليست عشوائية وأن الاستبدال أحادي الحروف لا يخفي الخصائص الإحصائية للغة.

دعونا نلقي نظرة فاحصة ، ونحصرها في أبجدية معينة مثل “E” بتردد معين ، لنقل 12.7٪. عندما تستبدل E للحصول على نص مشفر ، يحتفظ النص الناتج بتردده الأصلي. إذا كان هذا التردد معروفًا لمحلل التشفير ، فيمكنه تحديد البدائل بسرعة لفك تشفير النص المشفر.

أنواع الهجمات التحليلية

تستغل هجمات التحليلات الخفية العيوب الموجودة في نظامك وتقوم بفك تشفير التشفير الخاص به. لبدء هجوم تحليل الشفرات ، تحتاج إلى معرفة طبيعة الأساليب والخصائص العامة للنص العادي. يمكن أن يكون سهل بأي لغة ، بما في ذلك الإنجليزية أو كود جافا.

فيما يلي قائمة بأنواع الهجمات. الخمسة الأولى هي الأكثر شيوعًا ؛ البقية نادرة ويتم تجاهلها أحيانًا ؛ من الجيد التعرف عليهم.

تحليل المعرفة والنص العادي (KPA): في هذه الحالة ، يمتلك المهاجم بعض الوصول إلى أزواج النص العادي والنص المشفر. بعد ذلك ، كل ما على المهاجم فعله هو تعيين الأزواج للعثور على مفتاح التشفير. هذا الهجوم سهل الاستخدام لأن المهاجم لديه ثروة من المعرفة تحت تصرفه.

تحليل النص العادي المختار (CPA): في هذه الحالة ، يختار المهاجم نصوصًا عادية عشوائية ، ويستخدمها للحصول على النص المشفر المقابل ، وفي النهاية كسر مفتاح التشفير. هذه الطريقة مشابهة لـ KPA ولكن من غير المرجح أن تكون ناجحة.

تحليل النص المشفر فقط (COA): في هذه الحالة ، يكون بعض النص المشفر معروفًا للمهاجم ، لذلك يحاول العثور على النص العادي المطابق ومفتاح التشفير. المهاجم لديه فهم للخوارزمية الخاصة بك. هذه التقنية هي الطريقة الأكثر تحديا. ومع ذلك ، فقد حقق معدل نجاح كبير لأنه لا يتطلب سوى نص مشفر.

هجوم الرجل في الوسط (MITM): يحدث عندما يستخدم طرفان مفتاحًا لمشاركة الاتصال من خلال قناة تبدو آمنة ولكنها معرضة للخطر.

تحليل النص العادي المختار التكيفي (ACPA): هذه الحالة تشبه CPA. يستخدم ACPA نصًا عاديًا ونصًا مشفرًا محددًا استنادًا إلى البيانات التي تعلمها من عمليات التشفير السابقة.

هجوم القوة الغاشمة: في هذه الحالة ، يستخدم المهاجم خوارزميات للتنبؤ بالمجموعات المنطقية المحتملة من النصوص العادية. ثم يتم تشفير النص العادي المُخمن ومقارنته بالشفرة الأولية.

هجمات القاموس: في هذه الحالة ، يقوم المهاجم بتشغيل نص عادي أو مفاتيح مقابل قاموس كلمات. غالبًا ما تستخدم هذه التقنية عند محاولة كسر بعض كلمات المرور المشفرة.

كيف يعمل تحليل الشفرات؟

الهدف الأساسي لتحليل الشفرات هو كشف العيوب أو التحايل على خوارزميات التشفير. يستخدم المشفرون الأبحاث من محللي التشفير لتطوير الخوارزميات الحالية أو ترقية أساليب subpar.

مع إنشاء التشفير وتعزيز شفرات التشفير وغيرها من التقنيات ، يركز تحليل التشفير ، من ناحية أخرى ، على فك تشفير البيانات المشفرة. تتناقض العمليتان وتقتصران على مجال علم التشفير ، والدراسة الرياضية للرموز ، والأصفار ، والخوارزميات ذات الصلة.

يكدح الباحثون عن كثب لتطوير استراتيجيات هجوم تتغلب على مخططات التشفير ، والبدء في فك تشفير الخوارزميات المشفرة للنص المشفر دون الحاجة إلى مفاتيح تشفير. في كثير من الأحيان ، تستخدم تحليل الشفرات لفضح العيوب في أساليب التصور والتنفيذ.

كيفية الحماية من هجمات التحليل الخفي

لسوء الحظ ، ليس هناك الكثير الذي يمكنك القيام به لتأسيس مناعة ضد تحليل التشفير إلى جانب استخدام نظام تشفير آمن ، وأصفار عبر البنية التحتية الرقمية بالكامل ، والحفاظ على تحديث برنامجك. ومع ذلك ، إليك بعض النصائح التي يمكنك استخدامها لتعزيز السلامة.

• استخدم التشفير المحدث وخوارزميات التجزئة. السيناريو الجيد هو تجنب أدوات مثل SHA1 و MD5 ، والتي لم تعد تعتبر آمنة.
• استخدم مفاتيح التشفير الطويلة. على سبيل المثال ، يجب أن يكون طول مفاتيح RSA 2048 بت على الأقل لمصافحة VPN.
• أذكر إتلاف المفاتيح التي تم استبدالها.
• استخدم كلمات مرور قوية وقم بتطبيق مولد أرقام عشوائي تم اختباره لتنسيق المفاتيح الخاصة بك.
• أملح التجزئة. ها أنت تضيف ضوضاء عشوائية إلى تجزئاتك. يجب أن تحتفظ بملحك لفترة طويلة وعشوائية ، تمامًا كما هو الحال عند التعامل مع كلمات المرور.
• استخدم السرية التامة للأمام (PFS) لمنع الجلسات السابقة والمستقبلية من فك التشفير إذا تم اختراق مفاتيحك. غالبًا ما يستخدم هذا في الشبكات الخاصة الافتراضية (VPN).
• إخفاء حركة المرور المشفرة – أنت تضمن أن حركة المرور الخاصة بك تبدو منتظمة ولا تكشف حقيقة أنها مشفرة. برنامج مثل Obfsproxy هو مثال جيد لأداة تعمل بشكل جيد مع شبكة Tor.
• دمج نظام كشف التسلل (IDS) في البنية التحتية الخاصة بك – سيعلمك هذا النظام بالخرق أو الهجوم. ومع ذلك ، هذا لا يوقف الانتهاك. ومع ذلك ، فإنه يقلل من وقت الاستجابة ، مما يحفظ نظامك من التلف الشديد. سيكون من الأفضل أن يكون لديك IDS جيد مدمج في نظامك.

تطبيقات تحليل الشفرات

يحتوي تحليل الشفرات على العديد من التطبيقات الواقعية. قد يتم دمجه أحيانًا مع التشفير لتحقيق إمكاناته الكاملة. فيما يلي بعض التطبيقات:

# 1. النزاهة في التخزين

يمكنك استخدام تحليل الشفرات للحفاظ على النزاهة في التخزين. في هذه الحالة ، تستخدم الأقفال والمفاتيح في نظام التحكم في الوصول لحماية البيانات من الوصول غير المرغوب فيه. يمكنك أيضًا إنشاء مجاميع اختبارية للتشفير لتحديد مصداقية البيانات المخزنة في بيئات ديناميكية حيث تكون الفيروسات عرضة لأساليب البيانات المعدلة.

تم تطوير المجموع الاختباري ومقارنته بالقيمة المتوقعة أثناء نقل البيانات. يساعد تحليل الشفرات على تأمين وسائط التخزين المعرضة للهجوم بعد كميات كبيرة من البيانات أو تلك التي تم كشفها لفترات طويلة.

# 2. مصادقة الهوية

في مصادقة الهوية ، ينصب تركيزك الرئيسي على تأكيد سلطة المستخدم للوصول إلى البيانات. يسهل تحليل الشفرات هذه العملية أثناء تبادل كلمات المرور. تجمع الأنظمة الحديثة بين تحويلات التشفير وسمات الشخص لتحديد هوية المستخدمين بشكل موثوق وفعال.

يتم تخزين كلمات المرور بتنسيقات مشفرة حيث يمكن للتطبيقات التي لديها حق الوصول استخدامها. نظرًا لأن كلمات المرور مخزنة في نص عادي ، فلن يتعرض أمن أنظمتك للخطر.

# 3. بيانات اعتماد النظام

يمكنك استخدام تحليل التشفير والتشفير لإنشاء بيانات اعتماد النظام. عندما يقوم المستخدمون بتسجيل الدخول إلى نظامك ، سيتعين عليهم دائمًا تقديم دليل على بيانات الاعتماد الشخصية قبل السماح لهم بالدخول.

يتم الآن إنشاء بيانات الاعتماد الإلكترونية لتسهيل عمليات التحقق الإلكترونية. غالبًا ما يتم تطبيق هذه التقنية في البطاقات الذكية لإجراء عمليات التشفير ، بما في ذلك تخزين البيانات.

# 4. التوقيعات الرقمية

غالبًا ما تُستخدم التوقيعات الرقمية في الاتصال للمصادقة على أن الرسائل واردة من مرسل معروف. هذا يشبه توقيع المستند بالقلم والورق. بالطبع ، إذا كانت التوقيعات الرقمية ستحل محل التوقيعات التناظرية ، فإنها ملفقة باستخدام تقنية تحليل التشفير.

لقد بدا هذا مفيدًا في الحالات التي يكون فيها للمؤسسات فرق موزعة في العديد من المواقع ولم تلتق بعد شخصيًا لأداء بعض الأعمال الورقية التعاونية. باستخدام تنسيقات التوقيع الرقمي ، يمكن لأي شخص يمتلك المفتاح العام التحقق من المستند ، كما هو معتاد على نطاق واسع في مجال العملة المشفرة.

# 5. تحويلات الأموال الإلكترونية (ETFs)

لقد رأيت مؤخرًا النقود الإلكترونية تحل محل المعاملات النقدية. تحويلات الأموال الإلكترونية ، والعملات الافتراضية ، وأموال الذهب الرقمية ، والعملات المشفرة ، والودائع المباشرة كلها أصول قائمة على التشفير. ضع في اعتبارك أن عمليات السحب من أجهزة الصراف الآلي ، ومدفوعات بطاقات الخصم ، والتحويلات البنكية هي أمثلة على عمليات الأموال الإلكترونية.

كيف تكون محلل شفرات

قد تفكر في أن تصبح محلل تشفير بعد رؤية مجموعة واسعة من تطبيقات تحليل التشفير. إذا قمت بذلك ، فمن المحتمل أن تعمل على تطوير الخوارزميات والأصفار وأنظمة الأمان لتشفير البيانات. يجب أن تتوقع أيضًا تحليل المعلومات وفك تشفيرها في طرق التشفير وبروتوكولات الاتصالات.

يمكنك أيضًا انتظار القيام بأدوار مثل تصميم أنظمة الأمان ، وحماية المعلومات الهامة من التعرض للاعتراض ، واختبار نماذج الحساب من أجل الموثوقية ، وتشفير البيانات المالية ، وتطوير النماذج الإحصائية والرياضية لتحليل البيانات ، وحل مشكلات الأمان. إذا كان هذا مثيرًا بدرجة كافية ، فاقرأ جيدًا وشاهد كيف تصبح واحدًا.

يمكنك الحصول على درجة البكالوريوس في علوم الكمبيوتر أو الهندسة أو الرياضيات أو أي مجال ذي صلة مثل الهندسة الكهربائية والإلكترونية. ومع ذلك ، لا يزال بإمكان بعض المنظمات توظيفك بناءً على تدريب مكثف وخبرة عملية دون الحصول على درجة تقنية. يعد الحصول على بعض شهادات الأمن السيبراني ميزة إضافية.

الكلمات الأخيرة

تحليل الشفرات هو وسيلة لهجوم إلكتروني أكثر منه هجوم بحد ذاته. ومع وجود معظم أنظمة التشفير المقاومة لمحاولات تحليل التشفير ، فإن فهم أولئك الذين تركوا عرضة للخطر يتطلب قدرات رياضية معقدة ، وهي ليست مزحة لاكتسابها.

إذا كنت تفكر في تعلم تحليل الشفرات ، فمن المثير العمل على مجموعة واسعة من المنتجات ، مثل القطاعات المالية والتخزينية والهوية.

لقد رأيت مدى قوة تحليل الشفرات ومقدار ما يمكن أن يساعد في بناء تطبيقات في العالم الحقيقي. سيكون من الجيد متابعة تحليل الشفرات ، وسيكون من الأفضل استخدام مهاراتك ، مثل بناء مرافق أكثر أمانًا.

بعد ذلك ، يمكنك التحقق من تشفير البيانات: المصطلحات الهامة.